天线考试总结

简答题1、写出麦克斯韦方程组，并简述其物理意义。

答：麦克斯韦方程组的积分形式：麦克斯韦方程组的微分形式： t ∂∇⨯=+∂D H J t∂∇⨯-∂B E = 0∇=B ρ∇=D每个方程的物理意义：(a) 安培环路定理，其物理意义为分布电流和时变电场均为磁场的源。

(b) 法拉第电磁感应定律，表示时变磁场产生时变电场，即动磁生电。

(c) 磁场高斯定理，表明磁场的无散性和磁通连续性。

(d)高斯定理，表示电荷为激发电场的源。

2、 简述天线的功能。

天线应有以下功能:① 天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。

这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配。

② 天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性。

③ 天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化。

④ 天线应有足够的工作频带。

3 、天线的电参数有哪些？方向图参数：主瓣宽度，旁瓣电平，前后比S d t D J l d H s l ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰⎰⎰⋅∂∂-=⋅l s S d t B l d E ⎰=⋅S S d B 0 ⎰=⋅S q S d D方向系数、天线效率、增益系数、极化和交叉极化电平、频带宽度、输入阻抗与驻波比、有效长度。

4 、按极化方式划分, 天线有哪几种？按天线所辐射的电场的极化形式可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。

5、什么是视距传播？简述视距传播的特点。

电波依靠发射天线与接收天线之间的直视的传播方式称为视距传播。

它可以分为地-地视距传播和地-空视距传播。

视距传播的工作频段为超短波及微波波段。

此种工作方式要求天线具有强方向性并且有足够高的架设高度。

在几千兆赫和更高的频率上，还必须考虑雨和大气成分的衰减及散射作用。

在较高的频率上，山、建筑物和树木等对电磁波的散射和绕射作用变得更加显著。

信号在传播中所受到的主要影响是视距传播中的直射波和地面反射波之间的干涉。

①当工作波长和收、发天线间距不变时, 接收点场强随天线高度h1和h2的变化而在零值与最大值之间波动。

②当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小。

③当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波长λ呈波动变化。

6、不均匀媒质传播方式主要有哪些？简述对流层散射传播的原理。

散射波传播是指电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质团”时就会发生散射, 散射波的一部分到达接收天线处, 这种传播方式称为不均匀媒质的散射传播。

对流层散射传播的原理：一般情况下, 对流层的温度、压强、湿度不断变化, 在涡旋气团内部及其周围的介电常数有随机的小尺度起伏, 形成了不均匀的介质团。

当超短波、短波投射到这些不均匀体时, 就在其中产生感应电流, 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量向四面八方再辐射。

于是电波就到达不均匀介质团所能“看见”但电波发射点却不能“看见”的超视距范围。

电磁波的这种无规则、无方向的辐射, 即为散射, 相应的介质团称为散射体。

对于任一固定的接收点来说, 其接收场强就是收发双方都能“看见”的那部分空间即收、 发天线波束相交的公共体积中的所有散射体的总和。

7、 什么是波长缩短效应？试简要解释其原因。

对称振子导线半径a 越大, L 1越小, 相移常数和自由空间的波数k =2π/λ相差就越大, 对称振子上的相移常数β大于自由空间的波数k, 亦即对称振子上的波长短于自由空间波长, 这是一种波长缩短现象，令n 1=β/k ，称n 1为波长缩短系数。

波长缩短现象的主要原因有:① 对称振子辐射引起振子电流衰减, 使振子电流相速减小, 相移常数β大于自由空间的波数k , 致使波长缩短;② 由于振子导体有一定半径, 末端分布电容增大（称为末端效应）, 末端电流实际不为零, 这等效于振子长度增加, 因而造成波长缩短。

振子导体越粗, 末端效应越显著, 波长缩短越严重。

8、 什么是方向图乘积定理？ 二元等幅阵辐射场的电场强度模值为：12(,)cos 2m E E F r θϕθφ=式中|F (θ, φ)|称为元因子，cos 2ϕ称为阵因子。

元因子表示组成天线阵的单个辐射元的方向图函数, 其值仅取决于天线元本身的类型和尺寸。

它体现了天线元的方向性对天线阵方向性的影响。

阵因子表示各向同性元所组成的天线阵的方向性, 其值取决于天线阵的排列方式及其天线元上激励电流的相对振幅和相位, 与天线元本身的类型和尺寸无关。

计算题9、一根75Ω均匀无耗传输线，终端接有负载111jX R Z +=，欲使线上电压驻波比为3，则负载的实部1R 和虚部1X 应满足什么关系？解：由驻波比3=ρ，可得终端反射系数的模值应为 5.0111=+-=Γρρ 于是5.001011=+-=ΓZ Z Z Z 将75,0111=+=Z jX R Z 代入上式，整理得负载的实部1R 和虚部1X 应满足的关系式为 ()22121100125=+-X R即负载的实部1R 和虚部1X 应在圆心为()0,125、半径为100的圆上，上半圆的对应负载为感抗，而下半圆的对应负载为容抗。

设某矩形波导的尺寸为,4,8cm b cm a ==试求工作频率在3GHZ 时该波导能传输的模式。

解：由,3GHZ f =得 m fc 1.0==λ λλ>==m a cTE 16.0210λλ<==m b cTE 08.0201 λλ<=+=m b a ab cTM 0715.022211可见，该波导在工作频率为3GHZ 时只能传输10TE 模。

论述题1、天线的方向图表明了天线的什么特性？3dB 波束宽度及 10dB 波束宽度是如何定义？天线的方向图表明了天线的方向性的特性 3dB 天线的方向性的特性。

天线的方向图表明了天线的方向性的特性。

波束宽度是主瓣两半功率点度的波瓣宽度，间的夹角为 60 度的波瓣宽度，10dB 波束宽度是主瓣两半功率点间的夹角为 120 度的波瓣宽度。

度的波瓣宽度。

2、天线的俯仰角的调整是为了解决天线覆盖中的什么问题，通常用什么方法来调整天线的俯仰角？它们各有什么优缺点？天线的俯仰角的调整是为了解决天线覆盖范围、减小交调等问题，天线的俯仰角的调整是为了解决天线覆盖范围、减小交调等问题，改变垂直方向来的干扰的耦合能力，改善电平，解决塔下黑现象。

通常用电下倾、直方向来的干扰的耦合能力，改善电平，解决塔下黑现象。

通常用电下倾、机械下倾。

电下调能减小塔下黑现象，但覆盖范围减小；机械下调覆盖范围大，械下倾。

电下调能减小塔下黑现象，但覆盖范围减小；机械下调覆盖范围大，但是容易造成范围形态不确定。

但是容易造成范围形态不确定。

3、什么是多径效应？为解决移动通信中多径效应引起的快衰落，我们在现有移动通信中采用哪几种方法？多径效应是指移动通信电磁波在传播过程中通过多种途径达到移动终端的多径效应是指移动通信电磁波在传播过程中通过多种途径达到移动终端的现象，分地面反射波、建筑物反射波、直接辐射波等传播方式。

现象，分地面反射波、建筑物反射波、直接辐射波等传播方式。

由于多径效应会引起通信信号的快衰落，我们现在移动通信中常采用空间分集、会引起通信信号的快衰落，我们现在移动通信中常采用空间分集、极化分集等方法。

方法。

4、为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用什么方法来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是什么？一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是主瓣波束宽度越窄，天线增益越高。

可将对称振子组阵控制辐射能，或使用反射面等方法。

越窄，天线增益越高。

可将对称振子组阵控制辐射能，或使用反射面等方法。

使用的是改变磁场、光反射等物理原理。

使用的是改变磁场、光反射等物理原理5、什么是天线的增益？天线的增益与天线的水平波束宽度及垂直波束宽度有什么关系？在移动通信应用中，天线的增益越高越好，这句话对吗？天线的增益是指在输入功率相等的条件下， 天线的增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想天线的辐射单 元在空间同一点处所产生的场强的平方之比及功率比。

元在空间同一点处所产生的场强的平方之比及功率比。

增益了垂直面上的覆盖 的边界，影响着信号穿透建筑物时衰减的变化。

增益一般与天线方向图有关， 方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高，既水平波束宽度越窄， 方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高，既水平波束宽度越窄，增益越 垂直波束宽度越宽，增益越高。

增益越高越好的说法是不正确的， 高，垂直波束宽度越宽，增益越高。

增益越高越好的说法是不正确的，增益决定了覆盖区内功率强度的分布，越高可能增加垂直方向上来的干扰的偶合能力。

定了覆盖区内功率强度的分布，越高可能增加垂直方向上来的干扰的偶合能力。

2．均匀无耗传输线工作状态分三种：（1） （2） （3） 。

一、填空题：1、静止电荷所产生的电场，称之为_静电场_；电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向__相同_。

2、电荷之间的相互作用力是通过 电场 发生的，电流与电流之间的相互作用力是通过磁场发生的。

3、矢量场基本方程的微分形式是：V A ρ=⋅∇ 和 J A =⨯∇ ；说明矢量场的散度和 旋度 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。

4、矢量场基本方程的积分形式是：dV dS A V V S ρ⎰⎰=⋅⋅ 和 dS J s dl A l ⋅=⋅⎰⎰ ；说明矢量场的环量和 通量 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。

5、矢量分析中的两个重要定理分别是高斯定理和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是： dS A dV A S v ⋅⎰=⋅∇⎰ 和dS rotA dl A s l ⋅=⋅⋅⎰⎰ 。

6、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是：∮D s ·d S =q 和⎰ E ·d =0。

7、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是：V D ρ=⋅∇和0=⨯∇E 。

8、镜象法的理论依据是静电场的唯一性定理 。

基本方法是在所求场域的外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷 。

9、在两种媒质分界面的两侧，电场→E 的切向分量E 1t －E 2t ＝_0__；而磁场→B 的法向分量B 1n －B 2n ＝__0__。

10、法拉弟电磁感应定律的方程式为E n =-dtd φ，当d φ/dt>0时，其感应电流产生的磁场将阻止原磁场增加。

11、在空间通信中，为了克服信号通过电离层后产生的法拉第旋转效应，其发射和接收天线都采用圆极化天线。